一种太阳能供电的路基长期含水率电渗调控装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及道路工程领域，特别是涉及一种路基结构和能够维持路基低含水率的路基结构的排水方法。本发明专利技术提供一种路基结构，包括路基本体和太阳能电池，所述路基本体内设有阳极电极和阴极电极，所述阳极电极与太阳能电池的正极相连，所述阴极电极与太阳能电池的负极相连，所述阴极电极为中空管道，所述阴极电极的出口处设有排水沟，所述阴极电极中的水体可以通过阴极电极的出口被引入排水沟。本发明专利技术从新兴能源太阳能出发，将太阳能发电技术应用于耗电量高的电渗法，同时考虑到实际路基工程中长期应用的需求，采用一种耐腐蚀的碳纤维布与盲管组成的新型电极，提高电能的长期利用率，克服了远距离输电和电渗后期电极腐蚀造成的能量损耗。

A long-term moisture content electroosmosis control device for roadbed powered by solar energy and its application method

The invention relates to the field of road engineering, in particular to a subgrade structure and a drainage method of a subgrade structure capable of maintaining a low moisture content of the subgrade. The invention provides a subgrade structure, including a road base and a solar cell. The road base body is provided with an anode electrode and a cathode electrode, the anode electrode is connected with the positive pole of the solar cell, the cathode electrode is connected with the negative pole of the solar cell, the cathode electrode is a hollow pipe, the outlet of the cathode electrode is provided with a drainage ditch, and the The water can be led into the drainage ditch through the outlet of the cathode electrode. Starting from the emerging energy of solar energy, the invention applies the solar power generation technology to the electroosmosis method with high power consumption, at the same time, taking into account the demand of long-term application in the actual subgrade project, adopts a new electrode composed of a corrosion-resistant carbon fiber cloth and a blind pipe, improves the long-term utilization rate of electric energy, and overcomes the energy loss caused by the electrode corrosion in the long-distance transmission and the late electroosmosis.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能供电的路基长期含水率电渗调控装置及其使用方法
本专利技术涉及道路工程领域，特别是涉及一种路基结构和能够维持路基低含水率的路基结构的排水方法。
技术介绍
路基的强度直接影响路面的使用性能,若路基承载能力不足,会出现永久变形,从而导致路面出现各类病害,如沉陷、车辙、翻浆等。路基承载力可以用路基回弹模量来表征，大量研究表明，路基土含水率变化对路基回弹模量的影响较大。受降雨、地下水、荷载作用的影响，公路路基含水率在运营期内逐渐增大，以致路基的力学性能发生改变，因此控制运营期路基含水率变化是提升路基性能的重要手段。电渗法因其排水效率高，对交通影响小等特点适用于路基长期含水率调控。但现阶段电渗排水法多用于软土地基的快速处治，传统的金属电极不能满足长期应用的要求，且电渗法耗电量高，违背低碳环保的发展趋势。所以对于含水率受环境影响较大的路基，本专利技术采用一种碳纤维电极，结合清洁能源太阳能，提出一种路基长期含水率电渗调控装置。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种路基结构和能够维持路基低含水率的路基结构的排水方法，用于解决现有技术中的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种路基结构，包括路基本体和太阳能电池，所述路基本体内设有阳极电极和阴极电极，所述阳极电极的水平高度高于所述阴极电极，所述阳极电极与太阳能电池的正极相连，所述阴极电极与太阳能电池的负极相连，所述阴极电极为中空管道，所述阴极电极的出口处设有排水沟，所述阴极电极中的水体可以通过阴极电极的出口被引入排水沟。在本专利技术一些实施方式中，所述路基本体上还设有路面。在本专利技术一些实施方式中，所述路面选自沥青路面、水泥混凝土路面中的一种或多种的组合。在本专利技术一些实施方式中，所述路基本体的材质选自粉质土、粘质土、有机质土、黄土、膨胀土、红黏土、盐渍质土、冻土中的一种或多种的组合。在本专利技术一些实施方式中，所述阴极电极为中空管道，管壁包含有碳纤维材料。在本专利技术一些实施方式中，所述阳极电极和/或阴极电极为碳纤维布包裹的透水管，碳纤维布与透水管之间采用导电石墨胶水粘结。在本专利技术一些实施方式中，所述透水管为硬质材料。在本专利技术一些实施方式中，所述路基本体为路堤式路基结构。在本专利技术一些实施方式中，所述太阳能电池位于路堤式路基结构的边坡上，太阳能电池能够使两电极之间形成不小于0.8V/cm的加载电势梯度。在本专利技术一些实施方式中，至少部分的所述阳极电极和/或阴极电极延伸出路基本体。在本专利技术一些实施方式中，至少部分的延伸出路基本体的电极包裹有保护材料。在本专利技术一些实施方式中，所述排水沟位于路堤式路基结构的边坡的底部。在本专利技术一些实施方式中，所述阴极电极的出口的位置与排水沟的位置相配合。在本专利技术一些实施方式中，所述阳极电极位于路基本体的上部，所述阴极电极位于路基本体的底部。本专利技术第二方面提供一种路基结构的排水方法，采用如上所述的路基结构，包括：将所述路基结构的太阳能电池置于适合于太阳能电池产生电流的条件下。在本专利技术一些实施方式中，太阳能电池产生电流的直流电。附图说明图1显示为本专利技术整体结构示意图。图2显示为本专利技术碳纤维布包裹的透水管示意图。元件标号说明1路基结构11太阳能电池12阳极电极13阴极电极14阴极电极出水口15排水沟16路基本体17路面18边坡19导线2碳纤维电极21透水管透水侧22透水管不透水侧23碳纤维布24保护材料具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。如图1-2所示，本专利技术第一方面提供一种路基结构1，包括路基本体16和太阳能电池11，所述路基本体16内设有阳极电极12和阴极电极13，所述阳极电极12与太阳能电池11的正极相连，所述阴极电极13与太阳能电池11的负极相连(电极与电池之间通常为电连接，例如，可以通过导线19连接)，从而可以在路基本体内形成电场，所述阴极电极13为中空管道，从而在电场存在的条件下使路基本体16中的至少部分的水体被引入中空管道中，阴极电极13的出口处设有排水沟15，所述阴极电极13中的水体可以通过阴极电极13的阴极电极出水口14被引入排水沟15，从而引出并汇集路基本体16中所引出的水体。本专利技术所提供的路基结构1中，所述路基本体16的材料通常为适用于构建路基的填料，，更具体可以是包括但不限于粉质土、粘质土、有机质土、黄土、膨胀土、红黏土、盐渍质土、冻土等中的一种或多种的组合。所述路基本体16通常为路堤式路基结构，所述路堤式路基结构，通常指路基顶面高于原地面的填方路基，路堤式路基结构的截面通常自上而下逐渐变大，例如可以是梯形截面，所述太阳能电池11通常可以位于路堤式路基结构的边坡18上，以便于太阳能电池11在暴露于能够形成电流的条件下(例如，阳光照射的条件下)形成电流(通常为直流电)，所述太阳能电池11可以为太阳能电池板，从而可以配合边坡18便于电池的分布，所述太阳能电池11可以为各种能够产生合适的电流强度的太阳能电池，例如可以为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、多元化合物太阳能电池等。太阳能电池板11的额定电压通常需要保证两电极可以为土体提供不小于0.8V/cm的加载电势梯度，从而可以使路基本体16内产生合适强度的电场。所述排水沟15位于路堤式路基结构的边坡的底部，所述阴极电极13的阴极电极出水口14的位置与排水沟15的位置相配合，从而保证阴极电极13中所引出的水体被充分地引入排水沟15。在本专利技术一具体实施方式中，排水沟15的深度可以为10-30cm，宽度可以为20-60cm，与水平方向所形成的夹角可以为1-3°，排水沟15的长度方向通常与排水沟15中水流的流动方向相一致。本专利技术所提供的路基结构1中，所述路基本体16上还设有路面17，路面的材质通常与路基本体16相配合，例如，所述路面17可以为各类沥青路面、各类水泥混凝土路面和各种复合路面。本专利技术所提供的路基结构1中，所述阳极电极12的水平高度高于所述阴极电极13，从而可以利用电场自上而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种路基结构，其特征在于，包括路基本体(16)和太阳能电池(11)，所述路基本体(16)内设有阳极电极(12)和阴极电极(13)，所述阳极电极(12)的水平高度高于所述阴极电极(13)，所述阳极电极(12)与太阳能电池(11)的正极相连，所述阴极电极(13)与太阳能电池(11)的负极相连，所述阴极电极(13)为中空管道，阴极电极(13)的出口处设有排水沟(15)，所述阴极电极(13)中的水体可以通过阴极电极(13)的出口被引入排水沟(15)。/n

【技术特征摘要】
1.一种路基结构，其特征在于，包括路基本体(16)和太阳能电池(11)，所述路基本体(16)内设有阳极电极(12)和阴极电极(13)，所述阳极电极(12)的水平高度高于所述阴极电极(13)，所述阳极电极(12)与太阳能电池(11)的正极相连，所述阴极电极(13)与太阳能电池(11)的负极相连，所述阴极电极(13)为中空管道，阴极电极(13)的出口处设有排水沟(15)，所述阴极电极(13)中的水体可以通过阴极电极(13)的出口被引入排水沟(15)。


2.如权利要求1所述的一种路基结构，其特征在于，所述路基本体(16)上还设有路面(17)，所述路面(17)选自沥青路面、水泥混凝土路面中的一种或多种的组合，所述路基本体(16)的材质选自粉质土、粘质土、有机质土、黄土、膨胀土、红黏土、盐渍质土、冻土中的一种或多种的组合。


3.如权利要求1所述的一种路基结构，其特征在于，所述阴极电极(13)为中空管道，管壁包含有碳纤维材料。


4.如权利要求1所述的一种路基结构，其特征在于，所述阳极电极(12)和/或阴极电极(13)为碳纤维布包裹的透水管，所述透水管的底部不透水，所述透水管为硬质材料，碳纤维布与透水...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱劲松，李雪垠，凌建明，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31